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Flugzeugabsturz Aufgabe mit Matura-/Abiturniveau

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Aufgabe

Ein Pilot absolviert mit seinem Flugzeug einen Übungsflug über dem Meer. Zu einem bestimmten Zeitpunkt T befindet er sich auf einem 45o -Steigflug exakt 3 km über dem Meeresspiegel. Etwas später, das Flugzeug ist soeben in waagrechter Fluglage genau 1 km (horizontal) weiter und 1 km (vertikal) höher als zum Zeitpunkt T, setzt der Motor aus. Der Pilot rettet sich mit dem Schleudersitz und die Maschine stürzt ins Meer. Der Auftreffpunkt des Flugzeuges auf der Meeresoberfläche befindet sich horizontal 2 km vom Standort zum Zeitpunkt T entfernt.

  1. Erstelle eine Skizze der Situation und der Flugbahn des Flugzeuges. Wähle ein geeignetes Koordinatensystem.
  2. Nähere die Flugbahn durch eine Polynomfunktion von geeignetem Grad an.
  3. Berechne den Auftreffwinkel des abgestürzten Flugzeuges auf der Meeresoberfläche.

Lösung

  1. Eine mögliche Variante: Ausgangspunkt A(0 |3)  , höchster Punkt H( 1|4 )  , Auftreffpunkt auf der Meeresoberfläche M (2| 0)  .
  2.      1 4   1 3  3 2
y = -4x  - 2x + 4x  +x + 3  (basierend auf obigem Koordinatensystem!)
    Zur Berechnung sind die Bedingungen                           '
f(0) = 0; f(1) = 4; f(2) = 0; f (0) = 1  und  '
f (1) = 0  zu berücksichtigen.
  3. a  ~~  84.289o